- 平抛运动
- 共7059题
如图所示,一光滑斜面与竖直方向成α 角,一小球有两种方式释放:第一种方式是在A点以速度v0平抛落至B点;第二种方式是在A点松手后沿斜面自由下滑,求:
(l)AB的长度多大?
(2)两种方式到B点,平抛的运动时间为t1,下滑的时间为t2,等于多少?
(3)两种方式到B点的水平分速度之比和竖直分速度
,各是多少?
正确答案
解:两种情况下从A到B位移相同,设AB长为L
(1)根据平抛运动的规律,
水平方向上有:Lsinα=v0t1,
竖直方向上有:Lcosα=gt12
解得:t1=,L=
,即AB的长度为
,
代入上式得:t1=.
(2)下滑时物体的加速度为:a=gcosα,
下滑的位移为:L=at22,
解得:t2=
所以=cosα.
(3)两种方式到B点的水平分速度之比为:
=
=
=
竖直分速度之比为:
=
=
=
答:(l)AB的长度为.
(2)两种方式到B点,平抛的运动时间为t1,下滑的时间为t2,等于cosα.
(3)两种方式到B点的水平分速度之比和竖直分速度
,各是
和
.
解析
解:两种情况下从A到B位移相同,设AB长为L
(1)根据平抛运动的规律,
水平方向上有:Lsinα=v0t1,
竖直方向上有:Lcosα=gt12
解得:t1=,L=
,即AB的长度为
,
代入上式得:t1=.
(2)下滑时物体的加速度为:a=gcosα,
下滑的位移为:L=at22,
解得:t2=
所以=cosα.
(3)两种方式到B点的水平分速度之比为:
=
=
=
竖直分速度之比为:
=
=
=
答:(l)AB的长度为.
(2)两种方式到B点,平抛的运动时间为t1,下滑的时间为t2,等于cosα.
(3)两种方式到B点的水平分速度之比和竖直分速度
,各是
和
.
从20m高处以5m/s的初速度水平抛出一个小球,不计空气阻力,g取10m/s2,则小球经过多长时间落地,落地时小球在水平方向的位移为多少?.
正确答案
解:根据h=得,t=
,
水平位移x=v0t=5×2m=10m.
答:小球经过2s落地,落地时小球在水平方向的位移为10m.
解析
解:根据h=得,t=
,
水平位移x=v0t=5×2m=10m.
答:小球经过2s落地,落地时小球在水平方向的位移为10m.
如图所示,若质点以初速v0水平抛出后,落在倾角为θ=37°的斜面上,要求质点从抛出点到达斜面的位移最小,则质点的飞行时间为( )
正确答案
解析
解:过抛出点作斜面的垂线,如图所示:
当质点落在斜面上的B点时,位移最小,设运动的时间为t,则
水平方向:x=v0t
竖直方向:y=
根据几何关系有 =tanθ
可得 =tanθ
解得 t==
=
.故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
以速度v0水平抛出一物体,当其竖直分位移与水平分位移相等时,此物体的( )
正确答案
解析
解:
A、B、C、据题意:竖直分位移与水平分位移大小相等,则有v0t=gt2,所以运动的时间为t=
,此时竖直方向上的分速度 vy=gt=2v0.
平抛运动瞬时速度的大小为v==
=
,故AC正确.B错误;
D、此时水平方向上的位移的大小为x=v0t=,由于此时竖直分位移与水平分位移大小相等,所以此时物体运动的位移的大小为
x=
,故D错误.
故选:AC.
如图所示,从地面上方某点将一小球以v0=2.0m/s的初速度沿水平方向抛出,抛出点距地面高h=0.45m.不计空气阻力,取g=10m/s2.则小球从抛出到落地经历的时间为______s;小球落地点与抛出点的水平距离x=______m.
正确答案
0.30
0.60
解析
解:平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,根据h=得:t=
水平方向做匀速直线运动,所以水平距离x=v0t=0.60m
故答案为:0.30;0.60
从高H和2H处以相同的初速度水平抛出两个物体,它们落地点距抛出点的水平距离之比为( )
正确答案
解析
解:设物体的初速度为v0,运动的时间为t,
在竖直方向上 H=gt2,
所以高为H运动的时间为t1=,
从高为2H运动的时间为t2=,
水平位移为x1=v0t1=v0,
水平位移为x2=v0t2=v0,
所以它们落地点距抛出点的水平距离之比为x1:x2=1:,
故选:B
将一物体沿水平方向抛出,经过2s物体到达地面,物体的水平位移为40m,g取10m/s2,不计空气阻力,求:
(1)物体的初速度;
(3)物体落地时速度的大小.
正确答案
解:(1)由:x=v0t
得:.
(2)由vy=gt=10×2 m/s=20 m/s
落地速度大小问问:
m/s=
.
答:(1)物体的初速度为20m/s.
(2)物体落地时速度大小为m/s.
解析
解:(1)由:x=v0t
得:.
(2)由vy=gt=10×2 m/s=20 m/s
落地速度大小问问:
m/s=
.
答:(1)物体的初速度为20m/s.
(2)物体落地时速度大小为m/s.
平抛运动可分成:
(1)水平方向的匀速直线运动,其运动规律为:vX=______,x=______;
(2)竖直方向的自由落体运动,运动规律为:vy=______,y=______.
正确答案
v0
v0t
gt
解析
解:(1)水平方向的匀速直线运动,其运动规律为:vX=v0,x=v0t;
(2)竖直方向的自由落体运动,运动规律为:vy=gt,y=.
故答案为:(1)v0,v0t;(2)gt,.
某中学的排球训练场地为长18.0m,宽9.0m的长方形,场地中央的排球网高约为2.0m,训练中使用的排球质量为0.28kg,取g=10m/s2
(1)若前排运动员跳起来在球网的上边缘沿垂直球网且水平的方向,将二传手传出的排球击中到对方场地的底线,不计排球被击出前的速度极其直径的大小,求运动运击球过程中对排球所做的功.
(2)站位在后排的运动员站在3m线处竖直向上起跳,并在最高点将球沿垂直球网方向水平击出后去,不计排球被击出前的速度极其直径的大小.
①若运动员跳起击球点的高度为2.5m,要想使排球既不触网也不出界,试分析说明击球的速度应满足什么条件
②若击球点的高度小于某个值,那么无论水平击球的速度多大,球不是触网就是出界,试求这个高度.
正确答案
解:(1)排球被击出后做平抛运动,运动的水平位移x=9.0m,下落的高度h=2.0m,
则平抛运动的时间,
平抛运动的初速度,
击球过程中运动员对排球做功W=.
(2)①运动员将球水平击出后,球做平抛运动,设球刚好擦网而过,水平射程s1=3m,飞行时间s,
所以击球的最小速度为,
设球恰好打在对方底线边界上,则水平射程s2=3m+9m=12m,此过程中球飞行的时间为
,
所以击球的最大速度.
因此欲使球既不触网也不出界,则球的初速度满足.
②设击球的高度为h2′时,球恰能擦网而过而不压对方底线边界,则对于球恰能擦网而过的情景有:
,
而对于球恰能压对方底线边界的情景有:,
若击出球的速度v<v1,则触网,若v>v2,则出界,所以必定存在v1=v2时球既不触网又能压对方底线边界有:v1=v2,即,
联立上述三个方程可解得h′=2m,即当
时,无论击出球的速度v多大,球不是触网,就是出界.
答:(1)击球过程中对排球所做的功围为28.35J.
(2)欲使球既不触网也不出界,则球的初速度满足.
当时,无论击出球的速度v多大,球不是触网,就是出界.
解析
解:(1)排球被击出后做平抛运动,运动的水平位移x=9.0m,下落的高度h=2.0m,
则平抛运动的时间,
平抛运动的初速度,
击球过程中运动员对排球做功W=.
(2)①运动员将球水平击出后,球做平抛运动,设球刚好擦网而过,水平射程s1=3m,飞行时间s,
所以击球的最小速度为,
设球恰好打在对方底线边界上,则水平射程s2=3m+9m=12m,此过程中球飞行的时间为
,
所以击球的最大速度.
因此欲使球既不触网也不出界,则球的初速度满足.
②设击球的高度为h2′时,球恰能擦网而过而不压对方底线边界,则对于球恰能擦网而过的情景有:
,
而对于球恰能压对方底线边界的情景有:,
若击出球的速度v<v1,则触网,若v>v2,则出界,所以必定存在v1=v2时球既不触网又能压对方底线边界有:v1=v2,即,
联立上述三个方程可解得h′=2m,即当
时,无论击出球的速度v多大,球不是触网,就是出界.
答:(1)击球过程中对排球所做的功围为28.35J.
(2)欲使球既不触网也不出界,则球的初速度满足.
当时,无论击出球的速度v多大,球不是触网,就是出界.
(2015•江苏二模)如图所示,一个可视为质点的质量m=1kg的木块从P点以初速度v0=5m/s向右运动,木块与水平面间的动摩擦因数μ=0.4,木块运动到M点后水平抛出,恰好沿竖直的粗糙圆弧AB的A点的切线方向进入圆弧(不计空气阻力).已知圆弧的半径R=0.5m,半径OA与竖直半径OB间的夹角θ=53°,木块到达A点时的速度vA=5m/s,sin53°=0.8,cos53°=0.6,g=10m/s2.
(1)求P到M的距离l.
(2)求M、A间的距离s.
(3)若木块到达圆弧底端B点时速度大小为vB=5m/s,求此时木块对轨道的压力.
正确答案
解:
(1)由木块运动到M点后水平抛出,恰好沿竖直的粗糙圆弧AB的A点的切线方向进入圆弧可得,M点的速度为:
v1=vAcosθ=3m/s,
P到M由牛顿第二定律:
ma=-μmg,
解得:
a=0.4×10=4m/s2,
由运动学:
.
(2)由平抛运动规律可知,物体到达A点时竖直方向上的速度vy=vsinθ=5×0.8=4m/s;
则下落时间t==
=0.4s;
则水平位移x=v1t=3×0.4=1.2m;
竖直方向上的距离h==
=0.8m;
则由几何关系可知,MA间的距离s==
=1.44m;
(3)由牛顿第二定律:
,
解得:
.
根据牛顿第三定律可知,此时木块对轨道的压力为60N.
答:(1)求P到M的距离l=2m.
(2)M、A间的距离s为1.44m;
(3)若木块到达圆弧底端B点时速度大小vB=5m/s,此时木块对轨道的压力为60N.
解析
解:
(1)由木块运动到M点后水平抛出,恰好沿竖直的粗糙圆弧AB的A点的切线方向进入圆弧可得,M点的速度为:
v1=vAcosθ=3m/s,
P到M由牛顿第二定律:
ma=-μmg,
解得:
a=0.4×10=4m/s2,
由运动学:
.
(2)由平抛运动规律可知,物体到达A点时竖直方向上的速度vy=vsinθ=5×0.8=4m/s;
则下落时间t==
=0.4s;
则水平位移x=v1t=3×0.4=1.2m;
竖直方向上的距离h==
=0.8m;
则由几何关系可知,MA间的距离s==
=1.44m;
(3)由牛顿第二定律:
,
解得:
.
根据牛顿第三定律可知,此时木块对轨道的压力为60N.
答:(1)求P到M的距离l=2m.
(2)M、A间的距离s为1.44m;
(3)若木块到达圆弧底端B点时速度大小vB=5m/s,此时木块对轨道的压力为60N.
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